WO2006082134A1 - Linear motor with force ripple compensation - Google Patents

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WO2006082134A1
WO2006082134A1 PCT/EP2006/050257 EP2006050257W WO2006082134A1 WO 2006082134 A1 WO2006082134 A1 WO 2006082134A1 EP 2006050257 W EP2006050257 W EP 2006050257W WO 2006082134 A1 WO2006082134 A1 WO 2006082134A1
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WO
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kwa
tooth
linear motor
motor according
air gap
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PCT/EP2006/050257
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Zeljko Jajtic
Christian Volmert
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems

Definitions

  • the invention relates to a linear motor with at least one primary part and at least one secondary part, said secondary part comprises a succession of permanent magnets formed by the poles.
  • Actuators are used, should have the most uniform and trouble-free torque development.
  • the cause for periodic force fluctuations also called force ripple, essentially the grooves of the stator into consideration.
  • force ripple essentially the grooves of the stator into consideration.
  • the rotor and / or stator pole ⁇ over the axial length of a groove are usually skewed.
  • EP 0334645 Al is known to decrease the force ripple, in which the core of the primary part is formed of a synchronous linear motor as a ferromagnetic plate and are arranged in the air gap of the linear motor coil so that the end portions of the plate extend beyond the air gap coil addition ⁇ and form a step in the region of the central longitudinal line of the linear motor. It is also known from the US 4,912,746 a linear motor whose teeth can be pronounced differently in the area of the faces adorn the force ripple to redu ⁇ .
  • the disadvantage here is the construction and assembly costs with partially insufficient reduction of Kraftwellmaschine. This continues to occur vibrations and a restless running of the electric machine.
  • the KWA tooth is thus preferably positioned in the grid of Magnettei ⁇ ment ⁇ M of the secondary part to the last winding-carrying tooth.
  • the magnetic useful are amplified in a targeted.
  • the induced voltage is raised in the winding-carrying end teeth of the primary part while near motor considerably reduces the resulting cogging of Synchronli ⁇ .
  • the KWA tooth or auxiliary dental also in the end region of the laminated core of the primary part is positioned such that its center axis with ⁇ preferably a magnet pitch ⁇ M has a distance from the center axis of the last wound tooth.
  • T KWA smaller ⁇ M and a minimum width of the KWA tooth is sought.
  • the air gap 5 KWA of the KWA tooth must be reduced, but in any case greater than zero.
  • the primary part of a linear motor may consist of several in BEWE ⁇ supply direction one behind the other hen consist arranged plate stacks. Accordingly, the centrally arranged laminated cores have no KWA tooth but according to the invention only KWA teeth at the respective ends, so provide the front sides of the primary part.
  • KWA teeth should be provided at each end.
  • the one-piece primary parts are now constructed so that z. B. only every second plate has a KWA tooth on the right side and every second plate has offset on the left side. D. H . Each plate has only one KWA tooth, which is once aligned to the left or to the right. The force ripple is thus sufficiently reduced compared to the previously known possibilities for Kraftwelltechniksredulement.
  • FIG. 1 shows a linear motor with KWA teeth
  • 4 shows a manner of fastening the KWA tooth
  • FIG. 5 shows another embodiment of a KWA tooth.
  • the BEWE ⁇ supply direction of the synchronous linear motor is indicated by arrows ⁇ .
  • the primary part 13 also has a winding system, which is formed in the present case of tooth coils 14, d. H . It surrounds a tooth coil 14 each have a tooth 15, such that in a groove 16 two halves under defenceli ⁇ cher tooth coils 14 are located. Preferably, these halves 13 are made almost identical in the primary part, which z. B. the number of turns of the tooth coil 14 and the copper fill factor.
  • each second tooth 15 may be equipped with a correspondingly sized tooth coil 14, so that the same Kupferhell compositionen arise.
  • the end faces of the primary part 13 each have a KWA tooth 2, which has a distance 5 KWA to the actual air gap ⁇ L of the linear motor between the primary part 13 and the secondary part 5.
  • the primary part 13 is arranged on a secondary part 5 ⁇ , which is positioned on a machine bed 3, not shown. It has inter alia Permanentmag ⁇ Nete 4 with a pole pitch ⁇ M on.
  • the pole pitch ⁇ M can also be formed by electrical excitation of an exciter winding arranged in the secondary part 5.
  • the primary part 13 of the linear motor may be constructed of a plurality of individually assembled laminated cores 1, wherein at the end faces of the primary part 13 in the direction of movement, the KWA teeth 2 are provided to u. a. a higher Positionierge ⁇ accuracy to achieve the linear motor. Accordingly, the centrally arranged laminated cores 1 have no KWA tooth 2, but according to the invention, only KWA teeth 2 are provided at the respective ends, that is to say the end faces of the primary part 13.
  • the one-piece primary parts 13 are now constructed so that z. B. only every second sheet has a KWA tooth 2 on the right side and every second sheet has a KWA tooth 2 offset on the left side. D. H . each plate has only one KWA tooth 2, which is aligned once to the left or to the right.
  • FIG 2 and FIG 3 show various embodiments of the primary parts 13, in particular the manifestations of their ends in the direction of movement. 3 is space-optimized with respect to the embodiment, since there is almost no unused space between the last tooth coil 14 and the KWA tooth.
  • FIG. 4 shows that the KWA tooth 2 does not necessarily have to be connected in one piece with the laminated core 1. It is vorteilhaf ⁇ testi by suitable mechanical connections such.
  • FIG. 5 shows in a further advantageous embodiment of the primary part 13 a KWA tooth 2 with recesses, which may also be formed on one side, or symmetrically to the longitudinal axis of the KWA tooth 2.
  • the recess 11 in particular when it is designed waisted, serves to receive an auxiliary coil 12, z. B. for a boost operation by the auxiliary coil 12 is connected to the main winding so the tooth coils 14 so that specific influence on the induced voltage can be ge ⁇ taken. This additional power can be provided.
  • the recesses 11 are also orzusharmlich for receiving sensors and possibly. their evaluation equipment suitable.
  • the KWA tooth 2 at one end of the primary part 13 can also be designed differently over the width of the laminated core 1 in one or more of the following parameters: width b K wA of the KWA tooth 2, air gap 5 KWA of the KWA tooth 2 and Ab ⁇ was ⁇ K w A to the adjacent wound tooth 17, 18th

Abstract

In order to effect a force ripple compensation in a linear motor, this motor is provided with a KWA tooth (2) (force ripple compensation tooth), which has a predeterminable width bKWA, is situated at a distance from the normal air gap δL by an additional air gap δKWA and which is at a distance τKWA from the adjacent teeth (17, 18) of the sheet stack (1).

Description

Beschreibungdescription
Linearmotor mit KraftwelligkeitsausgleichLinear motor with force ripple compensation
Die Erfindung betrifft einen Linearmotor mit mindestens einem Primärteil und mindestens einem Sekundärteil, wobei das Se¬ kundärteil eine Folge von durch Permanentmagneten gebildeten Pole aufweist .The invention relates to a linear motor with at least one primary part and at least one secondary part, said secondary part comprises a succession of permanent magnets formed by the poles.
Elektrische Maschinen insbesondere Synchronmotoren, die alsElectrical machines, in particular synchronous motors, as
Stellmotoren eingesetzt werden, sollen eine möglichst gleichmäßige und störungsfreie Drehmomententfaltung aufweisen . Bei rotatorischen Synchronmotoren kommt als Ursache für periodische KraftSchwankungen auch Kraftwelligkeit genannt , im we- sentlichen die Nuten des Stators in Betracht . Zur Kompensati¬ on dieser Kraftwelligkeit , sowie alle anderen durch die Nu¬ tung hervorgerufenen Auswirkungen auf das Drehmoment an der Antriebswelle werden üblicherweise die Rotor und/oder Stator¬ pole über die axiale Länge einer Nut geschrägt .Actuators are used, should have the most uniform and trouble-free torque development. In rotary synchronous motors, the cause for periodic force fluctuations also called force ripple, essentially the grooves of the stator into consideration. For Kompensati ¬ on the force ripple, as well as all other through the Nu ¬ tung induced effects on the torque on the drive shaft, the rotor and / or stator pole ¬ over the axial length of a groove are usually skewed.
Bei Linearmotoren ist es z . B . aus der US 4 908 533 bekannt , zur Verminderung der Kraftwelligkeit die Pole über die Weite einer Nut des bewickelten Primärteils zu schrägen . Da die Kanten der Stirnflächen des Primärteils bei Draufsicht paral- IeI zu dessen Nuten verlaufen, ergibt sich bei der bekannten Nutschrägung eine Anschrägung an den vorderen und hinteren Stirnkanten dieser Pole .For linear motors, it is z. B. From US 4,908,533 known to reduce the force ripple the poles over the width of a groove of the wound primary primary to beveled. Since the edges of the end faces of the primary part parallel to its grooves extend in plan view, results in the known groove bevel a bevel on the front and rear end edges of these poles.
Aus der EP 0 334 645 Al ist bekannt , die Kraftwelligkeit zu vermindern, in dem der Kern des Primärteils eines Synchronlinearmotors als ferromagnetische Platte ausgebildet ist und im Luftspalt des Linearmotors Spulen so angeordnet sind, dass die Stirnbereiche der Platte über die Luftspaltspulen hinaus¬ ragen und im Bereich der Mittellängslinie des Linearmotors eine Stufe bilden . Des Weiteren ist aus der US 4 912 746 ein Linearmotor bekannt , dessen Zähne im Bereich der Stirnseiten verschiedenartig ausgeprägt sein können, um die Kraftwelligkeit zu redu¬ zieren .From EP 0334645 Al is known to decrease the force ripple, in which the core of the primary part is formed of a synchronous linear motor as a ferromagnetic plate and are arranged in the air gap of the linear motor coil so that the end portions of the plate extend beyond the air gap coil addition ¬ and form a step in the region of the central longitudinal line of the linear motor. It is also known from the US 4,912,746 a linear motor whose teeth can be pronounced differently in the area of the faces adorn the force ripple to redu ¬.
Aus der JP 09074733 ein Linearmotor bekannt , dessen Primärteil einen zu den Stirnseiten seines Blechpakets hin über mehrere Nuten wachsenden Luftspalt aufweist .From JP 09074733 a linear motor is known, the primary part of which has an air gap which grows over several grooves towards the end faces of its laminated core.
Aus der DE 198 29 052 Cl ist ein Synchronlinearmotor bekannt , bei dem durch Ansätze mit veränderlichem Luftspalt an die Stirnseiten des Blechpakets die Kraftwelligkeit reduziert wird .From DE 198 29 052 Cl a synchronous linear motor is known in which the force ripple is reduced by approaches with variable air gap at the end faces of the laminated core.
Nachteilig ist dabei der Konstruktions- und Montageaufwand bei teilweise unzureichender Reduktion der Kraftwelligkeit . Damit treten weiterhin Vibrationen und ein unruhiger Lauf der elektrischen Maschine auf .The disadvantage here is the construction and assembly costs with partially insufficient reduction of Kraftwelligkeit. This continues to occur vibrations and a restless running of the electric machine.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Reduktion der Kraftwelligkeit bei einem Synchronlinearmotor bei reduziertem Konstruktions- und Montageaufwand zu verbes¬ sern .Assuming the invention has the object of fibers the reduction of force ripple in a synchronous linear motor with reduced construction and assembly effort to verbes ¬.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, dass ein Kraftwelligkeitsausgleichs (KWA) -Zahn mit einer vorgebaren Breite bKwA durch einen Luftspalt 5KWA zusätzlich vom normalen Luftspalt δL beabstandet ist und zu den benachbarten bewi¬ ckelten Zähnen des Blechpakets einen Abstand TKWA aufweist .The solution of the problem is achieved in that a Kraftwelligkeitsausgleichs (KWA) tooth with a vorgebaren width b K w A by an air gap 5 KWA additionally spaced from the normal air gap δ L and to the adjacent bewi ¬ ckelten teeth of the laminated core a distance T KWA has.
Der KWA-Zahn wird somit vorzugsweise im Raster der Magnettei¬ lung τM des Sekundärteils zu dem letzten wicklungstragenden Zahn positioniert . Damit kann, in Verbindung mit einer geeig¬ neten Auslegung von bKwA und 5KWA der magnetische Nutzfluss ge- zielt verstärkt werden . Dadurch wird die induzierte Spannung in den wicklungstragenden Endzähnen des Primärteils angehoben und gleichzeitig die entstehenden Rastkräfte des Synchronli¬ nearmotors erheblich reduziert .The KWA tooth is thus preferably positioned in the grid of Magnettei ¬ ment τ M of the secondary part to the last winding-carrying tooth. Thus in connection can, with a geeig ¬ Neten interpretation of b K wA and 5 KWA the magnetic useful are amplified in a targeted. Thereby, the induced voltage is raised in the winding-carrying end teeth of the primary part while near motor considerably reduces the resulting cogging of Synchronli ¬.
Erfindungsgemäß führt dies bei Linearmotoren zu einer ver- gleichsweise geringeren Kraftwelligkeit und damit zu einer höheren Positioniergenauigkeit . Aufgrund der höheren Regelgü¬ te des Synchronlinearantriebs wird damit eine größere Dynamik des Linearmotors erreicht .According to the invention, this leads to a comparatively lower force ripple in linear motors and thus to a higher positioning accuracy. Due to the higher Regelgü ¬ te of the synchronous linear drive thus greater dynamics of the linear motor is achieved.
Der KWA-Zahn oder auch Hilfszahn im Endbereich des Blechpakets des Primärteils ist derart positioniert , dass seine Mit¬ telachse vorzugsweise um eine Magnetteilung τM Abstand zur Mittelachse des letzten bewickelten Zahnes aufweist . Dadurch wird der Nutzfluss des letzten bewickelten Zahnes verstärkt und eine ausgeglichene Kraftbildung erreicht .The KWA tooth or auxiliary dental also in the end region of the laminated core of the primary part is positioned such that its center axis with ¬ preferably a magnet pitch τ M has a distance from the center axis of the last wound tooth. As a result, the useful flow of the last wound tooth is reinforced and achieved a balanced force.
Für eine bauraumoptimierte Ausführung des erfindungsgemäßen Linarmotors wird TKWA kleiner τM und eine minimale Breite des KWA-Zahns angestrebt . Um den benachbarten Wicklungsspulen den notwendigen Nutzfluss zuzuführen, muss der Luftspalt 5KWA des KWA-Zahns verringert werden, aber auf jeden Fall größer als Null sein .For a space-optimized design of the linear motor according to the invention T KWA smaller τ M and a minimum width of the KWA tooth is sought. In order to supply the necessary net flow to the adjacent winding coils, the air gap 5 KWA of the KWA tooth must be reduced, but in any case greater than zero.
Durch die geometrische Ausgestaltung des Zahnes und dem Ab- stand zum Sekundärteil durch den zusätzlichen Luftspalt 5KWA wird der Einfluss auf die induzierte Spannung und die Rast¬ kraft direkt genommen . Somit kann die aktive und passive Kraftwelligkeit nahezu vollständig eliminiert werden . Dies gelingt in den weiteren Ausführungsformen auch wenn die Wick- lungen als Zahnspulen ausgebildet sind, die jeweils nur einen Zahn des Blechpaketes umfassen .Due to the geometric design of the tooth and the distance to the secondary part through the additional air gap 5 KWA , the influence on the induced voltage and the locking force is taken directly. Thus, the active and passive force ripples can be almost completely eliminated. This succeeds in the further embodiments, even if the windings are designed as tooth coils, which each comprise only one tooth of the laminated core.
Das Primärteil eines Linearmotors kann aus mehreren in Bewe¬ gungsrichtung hintereinander angeordneten Blechpaketen beste- hen . Demnach haben die mittig angeordneten Blechpakete keinen KWA-Zahn sondern es sind erfindungsgemäß lediglich KWA-Zähne an den jeweiligen Enden, also den Stirnseiten des Primärteils vorzusehen .The primary part of a linear motor may consist of several in BEWE ¬ supply direction one behind the other hen consist arranged plate stacks. Accordingly, the centrally arranged laminated cores have no KWA tooth but according to the invention only KWA teeth at the respective ends, so provide the front sides of the primary part.
Bei Primärteilen mit nur einem Blechpaket , also einteilige Primärteile sind an jedem Ende KWA-Zähne vorzusehen .For primary parts with only one laminated core, ie one-piece primary parts, KWA teeth should be provided at each end.
Dies würde aber für die Lagerhaltung von den jeweiligen Primärteilen bedeuten, dass Bleche ohne KWA-Zahn, mit beidseiti¬ gem KWA-Zahn und Bleche mit links- bzw . rechtseitig vorhande- nen KWA-Zahn vorzusehen sind . Deshalb werden nun erfindungsgemäß lediglich zwei unterschiedlich gestaltete Bleche eines Primärteils vorgesehen . Nämlich Bleche ohne KWA-Zahn und Ble¬ che mit links oder rechtsseitigem KWA-Zahn .However, this would mean for the storage of the respective primary parts that sheets without KWA tooth, with both sides ¬ KWA tooth and plates with left or. right-handed KWA tooth. Therefore, only two differently shaped sheets of a primary part are now provided according to the invention. Namely plates without KWA tooth and Ble ¬ che with left or right-sided KWA tooth.
Die einteiligen Primärteile sind nunmehr so aufgebaut , dass z . B . nur jedes zweite Blech einen KWA-Zahn an der rechten Seite und jedes zweite Blech dazu versetzt auf der linken Seite aufweist . D . h . jedes Blech weist nur einen KWA-Zahn auf, der einmal nach links oder nach rechts ausgerichtet ist . Die Kraftwelligkeit ist damit gegenüber den bisher bekannten Möglichkeiten zur Kraftwelligkeitsreduktion ausreichend reduziert .The one-piece primary parts are now constructed so that z. B. only every second plate has a KWA tooth on the right side and every second plate has offset on the left side. D. H . Each plate has only one KWA tooth, which is once aligned to the left or to the right. The force ripple is thus sufficiently reduced compared to the previously known possibilities for Kraftwelligkeitsreduktion.
Bei Primärteilen mit mehreren Blechpaketen sind jeweils BIe- che ohne KWA-Zahn und Blech mit KWA-Zahn an den Stirenseiten vorzusehen . Durch Drehen eines Bleches mit Rechtsseitigem KWA-Zahn wird ein Blech mit linksseitigem KWA-Zahn, sodass an den Stirnseiten dieser Primärteile lückenlose KWA-Zähne vor¬ handen sind .In the case of primary parts with several laminated cores, each of them must be provided without KWA tooth and sheet metal with KWA tooth on the stator sides. By turning a sheet with right-sided KWA tooth is a sheet with left-side KWA tooth, so on the front sides of these primary parts gapless KWA teeth are present ¬ present.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert ; dabei zeigen :The invention and further advantageous embodiments of the invention according to features of the subclaims are explained in more detail below with reference to schematically illustrated embodiments; show:
FIG 1 einen Linearmotor mit KWA-Zähnen, FIG 2 , 3 Ausschnitte eines Primärteils , FIG 4 eine Befestigungsweise des KWA-Zahns ,1 shows a linear motor with KWA teeth, FIG. 2, 3 sections of a primary part, 4 shows a manner of fastening the KWA tooth,
FIG 5 eine weitere Ausführungsform eines KWA-Zahnes .5 shows another embodiment of a KWA tooth.
FIG 1 zeigt eine Seitenansicht eines prinzipiell dargestell- ten Synchronlinearmotors , der ein oder mehrere Blechpakete 1 aufweist , deren jeweiligen Bleche parallel zur Zeichenebene geschichtet sind und die ein Primärteil 13 bilden . Die Bewe¬ gungsrichtung des Synchronlinearmotors ist durch Pfeile ange¬ deutet . Das Primärteil 13 weist außerdem ein Wicklungssystem auf, das im vorliegenden Fall aus Zahnspulen 14 gebildet ist , d . h . es umschließt eine Zahnspule 14 jeweils einen Zahn 15 , derart , dass sich in einer Nut 16 zwei Hälften unterschiedli¬ cher Zahnspulen 14 befinden . Vorzugsweise sind diese Hälften im Primärteil 13 nahezu identisch ausgeführt , was z . B . die Windungszahl der Zahnspule 14 und den Kupferfüllfaktor anbelangt .1 shows a side view of a synchronous linear motor shown in principle, which has one or more laminated cores 1, whose respective sheets are laminated parallel to the plane of the drawing and which form a primary part 13. The BEWE ¬ supply direction of the synchronous linear motor is indicated by arrows ¬. The primary part 13 also has a winding system, which is formed in the present case of tooth coils 14, d. H . It surrounds a tooth coil 14 each have a tooth 15, such that in a groove 16 two halves unterschiedli ¬ cher tooth coils 14 are located. Preferably, these halves 13 are made almost identical in the primary part, which z. B. the number of turns of the tooth coil 14 and the copper fill factor.
Natürlich kann auch in einer anderen Ausführungsform jeder zweite Zahn 15 mit einer dementsprechend dimensionierten Zahnspule 14 bestückt sein, sodass sich gleich Kupferfüllfaktoren ergeben .Of course, in another embodiment, each second tooth 15 may be equipped with a correspondingly sized tooth coil 14, so that the same Kupferfüllfaktoren arise.
Die Stirnseiten des Primärteils 13 weisen jeweils einen KWA- Zahn 2 auf, der einen Abstand 5KWA zum eigentlichen Luftspalt δL des Linearmotors zwischen Primärteil 13 und Sekundärteil 5 aufweist . Das Primärteil 13 ist über einem Sekundärteil 5 an¬ geordnet , das auf einem nicht näher dargestellten Maschinenbett 3 positioniert ist . Es weist unter anderem Permanentmag¬ nete 4 mit einer Polteilung τM auf . Die Polteilung τM kann sich aber auch durch elektrische Erregung einer im Sekundärteil 5 angeordneten Erregerwicklung ausbilden .The end faces of the primary part 13 each have a KWA tooth 2, which has a distance 5 KWA to the actual air gap δ L of the linear motor between the primary part 13 and the secondary part 5. The primary part 13 is arranged on a secondary part 5 ¬ , which is positioned on a machine bed 3, not shown. It has inter alia Permanentmag ¬ Nete 4 with a pole pitch τ M on. The pole pitch τ M can also be formed by electrical excitation of an exciter winding arranged in the secondary part 5.
Das Primärteil 13 des Linearmotors , kann aus mehreren einzeln zusammengesetzten Blechpaketen 1 aufgebaut sein, wobei an den Stirnseiten des Primärteils 13 in Bewegungsrichtung die KWA- Zähne 2 vorzusehen sind, um u . a . eine höhere Positionierge¬ nauigkeit des Linearmotors zu erreichen . Demnach haben die mittig angeordneten Blechpakete 1 keinen KWA-Zahn 2 sondern es sind erfindungsgemäß lediglich KWA- Zähne 2 an den jeweiligen Enden, also den Stirnseiten des Primärteils 13 vorzusehen .The primary part 13 of the linear motor, may be constructed of a plurality of individually assembled laminated cores 1, wherein at the end faces of the primary part 13 in the direction of movement, the KWA teeth 2 are provided to u. a. a higher Positionierge ¬ accuracy to achieve the linear motor. Accordingly, the centrally arranged laminated cores 1 have no KWA tooth 2, but according to the invention, only KWA teeth 2 are provided at the respective ends, that is to say the end faces of the primary part 13.
Bei Primärteilen 13 mit nur einem Blechpaket 1 , also eintei¬ ligen Primärteilen 13 sind an jedem Ende also an den Stirnseiten KWA-Zähne 2 vorzusehen . Die einteiligen Primärteile 13 sind nunmehr so aufgebaut , dass z . B . nur jedes zweite Blech einen KWA-Zahn 2 an der rechten Seite und jedes zweite Blech dazu versetzt auf der linken Seite einen KWA-Zahn 2 aufweist . D . h . jedes Blech für sich weist nur einen KWA-Zahn 2 auf, der einmal nach links oder nach rechts ausgerichtet ist .In primary sections 13 with only one plate package 1, so eintei ¬ time primary parts 13 are at each end so at the end faces provide KWA teeth. 2 The one-piece primary parts 13 are now constructed so that z. B. only every second sheet has a KWA tooth 2 on the right side and every second sheet has a KWA tooth 2 offset on the left side. D. H . each plate has only one KWA tooth 2, which is aligned once to the left or to the right.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Primärteils 13 eines Linearmotors wird die durch die magnetische Wechselwir¬ kung zwischen den Erregerpolen und dem Primärteil 13 hervorgerufenen Rastkräfte, die auch als Cogging Force bezeichnet werden erheblich reduziert .Due to the inventive design of the primary part 13 of a linear motor caused by the magnetic Wechselwir ¬ kung between the exciter poles and the primary part 13 cogging forces, which are also referred to as cogging force is significantly reduced.
Es reduziert sich außerdem die stromabhängige Kraftwellig- keit , die auch als Pulsating Force bezeichnet wird, indem nunmehr der Linearmotor eine symmetrisch induzierte Spannung aufweist . Dies wird dadurch erreicht , dass die an den Stirn- Seiten befindlichen Zahnspulen 14 nunmehr über die KWA-Zähne 2 einen magnetischen Rückschluss aufweisen .It also reduces the current-dependent Kraftwellig- speed, which is also referred to as Pulsating Force by now the linear motor has a symmetrically induced voltage. This is achieved in that the toothed coils 14 located on the end sides now have a magnetic inference via the KWA teeth 2.
FIG 2 und FIG 3 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Primärteile 13 , insbesondere der Ausprägungen ihrer Enden in Bewegungsrichtung . FIG 3 ist gegenüber der Ausführungsform bauraumoptimiert , da nahezu kein ungenutzter Raum zwischen der letzten Zahnspule 14 und dem KWA-Zahn vorhanden ist .FIG 2 and FIG 3 show various embodiments of the primary parts 13, in particular the manifestations of their ends in the direction of movement. 3 is space-optimized with respect to the embodiment, since there is almost no unused space between the last tooth coil 14 and the KWA tooth.
Im Detail ist damit 5KWA,2 kleiner als 5KWA, 1} bKwA,2 ist kleiner als bKwA, 1 und XKWA,2 ist kleiner als XKWA, i - FIG 4 zeigt , dass der KWA-Zahn 2 nicht unbedingt einteilig mit dem Blechpaket 1 verbunden sein muss . Er ist vorteilhaf¬ terweise durch geeignete mechanische Verbindungen wie z . B . Schwalbenschwanzverbindungen 10 am Blechpaket befestigt . Der nunmehr zwischen Blechpaket 1 und KWA-Zahn 2 vorhandene minimale Luftspalt 19, reduziert die Wirksamkeit des KWA- Zahns 2 nur unwesentlich .In detail, this means that 5 K WA, 2 is less than 5 K WA, 1} b K wA, 2 is smaller than b K wA, 1 and X K WA, 2 is smaller than X K WA, i - FIG. 4 shows that the KWA tooth 2 does not necessarily have to be connected in one piece with the laminated core 1. It is vorteilhaf ¬ terweise by suitable mechanical connections such. B. Dovetail connections 10 attached to the laminated core. The now existing between the laminated core 1 and KWA tooth 2 minimum air gap 19, reduces the effectiveness of the KWA tooth 2 only slightly.
FIG 5 zeigt in einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Primärteils 13 einen KWA-Zahn 2 mit Ausnehmungen, die auch einseitig, oder symmetrisch zur Längsachse des KWA-Zahns 2 ausgebildet sein können . Die Ausnehmung 11 , insbesondere wenn sie tailliert ausgeführt ist , dient der Aufnahme einer Hilfs- spule 12 , z . B . für einen Boost-Betrieb, indem die Hilfsspule 12 mit der Hauptwicklung also den Zahnspulen 14 geschaltet wird, sodass gezielt Einfluss auf die induzierte Spannung ge¬ nommen werden kann . Damit kann zusätzliche Leistung zur Verfügung gestellt werden . Die Ausnehmungen 11 sind auch oderzusätzlich zur Aufnahme von Sensoren und ggf . deren Auswerte- einrichtungen geeignet .5 shows in a further advantageous embodiment of the primary part 13 a KWA tooth 2 with recesses, which may also be formed on one side, or symmetrically to the longitudinal axis of the KWA tooth 2. The recess 11, in particular when it is designed waisted, serves to receive an auxiliary coil 12, z. B. for a boost operation by the auxiliary coil 12 is connected to the main winding so the tooth coils 14 so that specific influence on the induced voltage can be ge ¬ taken. This additional power can be provided. The recesses 11 are also orzusätzlich for receiving sensors and possibly. their evaluation equipment suitable.
Der KWA-Zahn 2 an einem Ende des Primärteils 13 kann auch über die Breite des Blechpakets 1 in einem oder mehrerer der folgenden Parameter unterschiedlich ausgeführt sein : Breite bKwA des KWA-Zahns 2 , Luftspalt 5KWA des KWA-Zahns 2 und Ab¬ stand τKwA zum benachbarten bewickelten Zahn 17 , 18. The KWA tooth 2 at one end of the primary part 13 can also be designed differently over the width of the laminated core 1 in one or more of the following parameters: width b K wA of the KWA tooth 2, air gap 5 KWA of the KWA tooth 2 and Ab ¬ was τ K w A to the adjacent wound tooth 17, 18th

Claims

Patentansprüche claims
1. Linearmotor mit folgenden Merkmalen :1. Linear motor with the following features:
- mindestens einem Primärteil ( 13 ) und mindestens einem Se- kundärteil ( 5 ) ,at least one primary part (13) and at least one secondary part (5),
- das Sekundärteil ( 5 ) weist eine Folge von Erregerpolen mit der Polteilung τM auf,- The secondary part (5) has a sequence of exciter poles with the pole pitch τ M ,
- die Länge des Sekundärteils ( 5 ) in Bewegungsrichtung des Linearmotors ist größer als die Länge des Primärteils ( 13 ) , - das Primärteil ( 13 ) weist Primärteil-Nuten ( 16 ) auf, mit der Nutteilung τN , die zur Aufnahme von ein- oder mehrphasigen Wicklungen vorgesehen sind,- The length of the secondary part (5) in the direction of movement of the linear motor is greater than the length of the primary part (13), - The primary part (13) has primary part grooves (16), with the slot pitch τ N , which for receiving a or polyphase windings are provided,
- das Primärteil ( 13 ) ist zumindest aus einem Blechpaket ( 1 ) gebildet , und weist an seinen jeweiligen Stirnseiten Mittel zur Reduktion der Kraftwelligkeit auf, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Kraftwelligkeitsausgleichs (KWA) -Zahn (2 ) mit einer vorgebaren Breite bKwA durch einen Luftspalt 5KWA zusätzlich vom normalen Luftspalt δL beabstandet ist und zu den benachbarten bewi- ekelten Zähnen ( 17 , 18 ) des Blechpakets ( 1 ) einen Abstand TKWA aufweist .- The primary part (13) is formed at least from a laminated core (1), and has at its respective end faces means for reducing the force ripple, characterized in that a Kraftwelligkeitsausgleichs (KWA) tooth (2) with a vorgebaren width b K w A is additionally spaced apart from the normal air gap δ L by an air gap 5 KWA and has a distance T KWA from the adjacent, exposed teeth (17, 18) of the laminated core (1).
2. Linearmotor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass der Abstand TKWA des KWA- Zahns (2) zum benachbarten bewickelten Zahn (17,18) des2. Linear motor according to claim 1, dadurchge ¬ indicates that the distance T KWA of the KWA tooth (2) to the adjacent wound tooth (17,18) of the
Blechpakets (1) zwischen TKWA= (τN+bKwA) /2 und TKWA = τM liegtLaminate (1) between T K W A = (τ N + b K wA) / 2 and T K W A = τ M is located
3. Linearmotor nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e¬ k e n n z e i c h n e t , dass die Breite des KWA-Zahns (2) zwischen δL und τM liegt.3. Linear motor according to claim 1 or 2, dadurchge ¬ indicates that the width of the KWA tooth (2) between δ L and τ M is located.
4. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die der Luftspaltfläche zugewandte Fläche des KWA-Zahn(2) parallel zur Luftspaltfläche verläuft. 4. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the air gap surface facing surface of the KWA tooth (2) extends parallel to the air gap surface.
5. Linearmotor nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die dem Luftspalt δL zugewandten Ecken des KWA-Zahns (2 ) mit einem vorgegebenen Radius abgerundet sind .5. Linear motor according to claim one of the preceding claims, characterized in that the air gap δ L facing corners of the KWA tooth (2) are rounded with a predetermined radius.
6. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wick¬ lungen als Zahnspulen ( 14 ) ausgebildet sind .6. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the Wick ¬ lungs are formed as toothed coils (14).
7. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jede Stirn¬ seite des Primärteils ( 13 ) einen zumindest über einen Teil der Dicke des Blechpakets ( 1 ) verlaufenden KWA-Zahn (2 ) auf¬ weist .7. The linear motor according to one of the preceding claims, d a- by in that each end ¬ side of the primary part (13) comprises at least extending over part of the thickness of the sheet stack (1) KWA tooth (2) has ¬.
8. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der KWA- Zahn (2 ) mit seinem benachbarten Blechpaket ( 1 ) einteilig ausgebildet ist .8. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the KWA tooth (2) is integrally formed with its adjacent laminated core (1).
9. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der KWA- Zahn (2 ) in seinem Verlauf über die Dicke des Blechpakets un¬ terschiedlich breit ausgeführt ist .9. Linear motor is designed for a, a- d by in that the KWA tooth (2) un of the preceding claims in its course over the thickness of the sheet stack ¬ differently wide.
10. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der KWA-Zahn (2 ) über seine Höhe unterschiedlich breit ausgeführt ist .10. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the KWA tooth (2) has a different width over its height.
11. Linearmotor nach Anspruch 10 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der KWA-Zahn zumindest eine Ausnehmung ( 11 ) oder Taillierung aufweist .11. Linear motor according to claim 10, characterized in that the KWA tooth has at least one recess (11) or sidecut.
12. Linearmotor nach Anspruch 11, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass in der Ausnehmung (11) oder Taillierung Funktionselemente, wie z . B . Hilfsspulen ( 12 ) und/oder Sensoren untergebracht sind . 12. Linear motor according to claim 11, dadurchge ¬ indicates that in the recess (11) or Sidecut functional elements, such. B. Auxiliary coils (12) and / or sensors are housed.
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